嵌入式芯片DSP在直流變頻空調中的應用研究

摘要：隨著空調在人們日常生活中的普遍運用，使得人們對空調性能提出了更高要求，而將DSP運用在直流變頻空調中，能有效保證空調系統(tǒng)的正常運行。本文主要圍繞嵌入式芯片DSP性能及結構、嵌入式芯片DSP在直流變頻空調中的應用分析等方面展開討論，從空調系統(tǒng)模糊算法、空調保護等多個角度出發(fā)，具體闡述了直流變頻空調中DSP的運用重要性，從而促進空調產品朝著節(jié)能高效方向發(fā)展。

關鍵詞：DSP；模糊算法；直流變頻空調

前言：

在經濟快速發(fā)展的背景下，空調已經成為提高室內居住舒適性的主要產品，其中直流變頻空調在我國市場中占有份額相對較少。但是由于直流變頻空調產品具有較好的節(jié)能優(yōu)勢，因此，應加大對這類空調的研究。通過將嵌入式芯片DSP應用到空調變頻控制系統(tǒng)中，能為壓縮機作業(yè)提供一定驅動力，同時能起到對空調系統(tǒng)的保護作用，是嵌入式芯片DSP應用價值的重要體現(xiàn)。

一、嵌入式芯片DSP性能及結構

以TMS320F240xDSP這一數字處理器為例，其在電機控制上有較好適用性，能做到對信號的高效處理。在芯片上包括544字節(jié)DARAM等，能儲存大量系統(tǒng)運行數據，由于上述特點，使得該類嵌入式DSP在復雜的變頻系統(tǒng)中有普遍運用，可為數據信息提供充足的程序容量[1]。另外，它在數據計算上體現(xiàn)出較高運用價值，在對DSP結構進行分析時，發(fā)現(xiàn)其中包含32位累加器、32位CALU、3個移位器等，能在指定時間內完成較大計算量，說明這一DSP能滿足空調變頻系統(tǒng)運行要求。除了數字計算能力較突出外，TMS320F240xDSP的外設能力相對來講較高，可為變頻系統(tǒng)提供多個外設接口。由于它包含8個16位的頻道接口，所以能同時控制空調系統(tǒng)中的兩個直流電機，可確保其在變頻空調系統(tǒng)開發(fā)中有較好運用。

二、嵌入式芯片DSP在直流變頻空調中的應用分析

（一）在壓縮機中的運用

在對嵌入式芯片DSP在直流變頻空調中應用進行分析時，需要注重其在壓縮機中的使用。對于空調系統(tǒng)來講，在實際運行階段需要為其提供適當的輸入電壓，并在整流濾波作用下將交流電轉變?yōu)橹绷麟姡瑥亩寗訅嚎s機正常作業(yè)。而將嵌入式DSP結合到空調系統(tǒng)中，能起到為壓縮機提供較大驅動力的作用，有利于提高系統(tǒng)運行效率，在節(jié)約能源方面有實際意義[2]。

以上海日立為例，他們的壓縮機主要選取無刷直流電視機，在對該壓縮機性能進行分析時，通常選擇無位置傳感方式，可做到對壓縮機的有效控制，從而對設施運作狀況有較好掌握。實際操作時，需要檢測壓縮機線圈兩端的感應電壓，再次利用位置檢測電路來收集并處理感應電壓信號，通過分析感應電壓信號，得到壓縮機對應的換相位置信號。在完成上述操作后，嵌入式DSP將根據數據處理原則，計算求得壓縮機各相位置信息，使得壓縮機根據位置信號快速進行換相操作，確保變頻壓縮機運轉情況符合直流變頻空調系統(tǒng)運行需求。在嵌入式芯片作用下，能完成對壓縮機數據的計算及處理等，憑借其較強的數據計算能力，可減少壓縮機相位轉換時間，同時能對功能模塊中的驅動信號加以控制，以免由于沖擊電流過大而造成設備損壞。

由于嵌入式DSP具備較強的計算能力，使其可在短時間內獲取壓縮機轉速信息，并能做到對壓縮機運轉的實時控制，進而避免不必要的電能浪費。為了提高運轉系統(tǒng)電流負載能力，可利用比例系數以及PI調節(jié)器等方法，另外應用積分系數可起到強化系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的作用。一般情況下，在進行變頻壓縮機運轉系統(tǒng)設計時，將合理采取上述技術手段，從而提高系統(tǒng)各項性能。

（二）在空調保護上的作用

DSP除了對空調內壓縮機高效運作起到促進作用外，還具有保護空調系統(tǒng)的作用。從DSP檢測功能來看，它的控制模塊能借助D/A轉換器來進行模擬信號的檢測，相較于數字處理器的轉換器而言，DSP轉換速度較快，能及時獲取系統(tǒng)各類模擬信號的狀況，如線路電流值、電壓值以及壓縮機溫度信息等，通過分析這些信息，可進一步對空調系統(tǒng)進行調整，加大對系統(tǒng)的保護。例如，在測得總線電壓后，能根據電壓值進行電壓補償處理，促使壓縮機在適當電壓范圍內運行，同時可對壓縮機運轉整個過程進行電壓測量，在對系統(tǒng)電壓波動情況有充分掌握下，為空調系統(tǒng)運轉提供其需求的電壓，保持電子設備在最佳工作狀態(tài)。另外，在DSP作用下，還能實現(xiàn)對總線電流值進行測量，之后開展相應的負載控制及線路保護等操作，為壓縮機可靠運行加以保障。

（三）在空調系統(tǒng)模糊算法上的運用

空調內的制冷系統(tǒng)體現(xiàn)出非線性及滯后性大等特點，包括多種不確定因素，加大了數學模型建立難度。為了保證對空調系統(tǒng)運行狀況的充分掌握，可選用模糊控制技術，從而根據模糊信息來進行系統(tǒng)控制，是應用效果較好的一種控制方式。例如，在進行壓縮機轉速控制時，便可利用模糊控制，能一定程度提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制效果，并能做到對動態(tài)的有效控制。借助DSP的計算能力，可快速完成模糊計算，從而獲取壓縮機實時運轉信息。在此基礎上，工作人員可結合系統(tǒng)實際運行狀況，有針對性的調整壓縮機輸出，從而達到降低能耗、提高環(huán)境舒適度的目的，是DSP應用重要性的體現(xiàn)。

結論：

綜上所述，嵌入式芯片DSP為半導體技術不斷發(fā)展的產物，在電子設備中有較好運用。DSP具有較強的數字處理能力以及多個外設接口，能為空調系統(tǒng)功能的實現(xiàn)奠定基礎，將DSP結合到空調系統(tǒng)中，有利于提高空調效率，使得直流變頻空調的運作能滿足人們對居住環(huán)境的需求。在這類數字處理器作用下，能為直流變頻空調發(fā)展提供較大推動力，進而實現(xiàn)節(jié)約能源的目的，為社會進步作出貢獻。

參考文獻：

[1]陳鵬飛.基于SOPC的直流變頻風扇控制芯片設計與研究[D].廣東工業(yè)大學，2015.

[2]汪輝.嵌入式芯片DSP在直流變頻空調中的應用[J].集成電路應用，2004（08）：32-33.

作者簡介：劉洪華（1986-）男，漢族，黑龍江省佳木斯市人，現(xiàn)就職于珠海格力電器股份有限公司，學士學位，研究方向：芯片設計與空調設計.